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Tecnologia in upgrading
L'esperienza TONISSIPOWER con ETW - Smart Cycle PSA in upgrading
Stagni Sergio - Ranieri Tonissi
Sommario
La tecnologia ETW Smart Cycle PSA in upgrading è un processo totalmente "a secco", robusto, affidabile, privo di consumabili, nessun rischio biologico o chimico da dispersione in ambiente. E' una tecnologia consolidata e affidabile in uso da oltre 40 anni. Il suo funzionamento si aggira intorno al 99% (su una base reale di 28.000 h di funzionamento per un singolo impianto). I costi operativi sono estremamente ridotti e non c'è nessuna necessità di sostituzione materiale di consumo, fisici o chimici. Possibilità di automatizzare totalmente il processo e i controlli per gli impianti non presidiati.
La tecnologia ETW Smart Cycle® PSA in upgrading
L'adsorbimento è il fenomeno chimico-fisico di accumulo di una o più sostanze fluide (liquide o gassose) - adsorbato - sulla superficie di un condensato (solido o liquido) - adsorbente - attraverso la capacità delle specie chimiche (molecole, atomi o ioni) di instaurare tra loro un'interazione di tipo chimico-fisico (forze di Van der Waals o legami chimici intermolecolari) sulla superficie di separazione tra due diverse fasi.
Materiale adsorbente scelto in base affinità specifica con il soluto da adsorbire e dimensioni dei pori:
- Gel di silice;
- Allumina;
- Zeoliti;
- Argilla;
- Carbone attivo;
- Resine;
- Polimeri.
Le operazioni di adsorbimento avvengono tramite cicli successivi di adsorbimento e desorbimento.
Tale fase di desorbimento, detta "rigenerazione", ha lo scopo di rinnovare la fase solida granulare, depurandola dal soluto adsorbito.
La rigenerazione può essere svolta:
- Per variazione termica (thermal swing o temperature swing): aumentando la temperatura;
- Per variazione di pressione (pressure swing): diminuendo la pressione.
Bassa e alta capacità di legame
- Idrogeno;
- Ossigeno;
- Argon;
- Azoto;
- Monossido di Carbonio;
- Metano;
- Biossido di Carbonio;
- Etano;
- Etilene;
- Propano;
- Butano;
- Propilene;
- Ammoniaca;
- Idrogeno solforato;
- Sulfuri;
- Tioli Mercaptani;
- BTX Benzene Toluene Xilene;
- Stirene;
- Acqua.
In evidenza
Processo totalmente "a secco", robusto, affidabile, privo di consumabili, nessun rischio biologico o chimico da dispersione in ambiente.
Tecnologia consolidata e affidabile in uso da oltre 40 anni nell'industria dei gas.
Affidabilità funzionamento > 99% (su una base reale di 28.000 h di funzionamento per un singolo impianto).
Costi operativi estremamente ridotti, nessuna necessità di sostituzione materiale di consumo, fisici o chimici.
Telecontrollo e telegestione con possibilità di automatizzare totalmente il processo e i controlli per impianti non presidiati.
Potenzialità di upgrading da 250 a 10.000 Nm3/h.
Flessibilità produttiva da 35 % a 110 % del potenziale nominale senza compromessi sulla qualità del prodotto.
Processo produttivo in continuo.
Controllo totale tempi di ciclo - principio "fisarmonica".
Controllo totale purezza biometano prodotto.
Energia termica disponibile da raffreddamento compressori e trattamento off-gas.
Carbonio molecolare - rigenerativo e facilmente reperibile.
Impurità - assenza di accumulo nel setaccio molecolare.
Costo significativamente basso - su totale capex < 10%.
Processo - insensibile a fluttuazioni biogas ingresso.
Materiale adsorbente scelto in base affinità specifica con il soluto da adsorbire e dimensioni dei pori:
- Gel di silice;
- Allumina;
- Zeoliti;
- Argilla;
- Carbone attivo;
- Resine;
- Polimeri.
Le operazioni di adsorbimento avvengono tramite cicli successivi di adsorbimento e desorbimento.
Tale fase di desorbimento, detta "rigenerazione", ha lo scopo di rinnovare la fase solida granulare, depurandola dal soluto adsorbito.
La rigenerazione può essere svolta:
- Per variazione termica (thermal swing o temperature swing): aumentando la temperatura;
- Per variazione di pressione (pressure swing): diminuendo la pressione.
Bassa e alta capacità di legame
- Idrogeno;
- Ossigeno;
- Argon;
- Azoto;
- Monossido di Carbonio;
- Metano;
- Biossido di Carbonio;
- Etano;
- Etilene;
- Propano;
- Butano;
- Propilene;
- Ammoniaca;
- Idrogeno solforato;
- Sulfuri;
- Tioli Mercaptani;
- BTX Benzene Toluene Xilene;
- Stirene;
- Acqua.
In evidenza
Processo totalmente "a secco", robusto, affidabile, privo di consumabili, nessun rischio biologico o chimico da dispersione in ambiente.
Tecnologia consolidata e affidabile in uso da oltre 40 anni nell'industria dei gas.
Affidabilità funzionamento > 99% (su una base reale di 28.000 h di funzionamento per un singolo impianto).
Costi operativi estremamente ridotti, nessuna necessità di sostituzione materiale di consumo, fisici o chimici.
Telecontrollo e telegestione con possibilità di automatizzare totalmente il processo e i controlli per impianti non presidiati.
Potenzialità di upgrading da 250 a 10.000 Nm3/h.
Flessibilità produttiva da 35 % a 110 % del potenziale nominale senza compromessi sulla qualità del prodotto.
Processo produttivo in continuo.
Controllo totale tempi di ciclo - principio "fisarmonica".
Controllo totale purezza biometano prodotto.
Energia termica disponibile da raffreddamento compressori e trattamento off-gas.
Carbonio molecolare - rigenerativo e facilmente reperibile.
Impurità - assenza di accumulo nel setaccio molecolare.
Costo significativamente basso - su totale capex < 10%.
Processo - insensibile a fluttuazioni biogas ingresso.
Video
Biogas Partner Bitburg - il progetto integrato tecnologia in upgrading
Biogas Partner Bitburg - la joint venture
- SWT Stadwerke Trier Versongungs GmbH - azienda multiservizi di Treviri;
- Lucia Francois Gmbh - azienda raccolta e smaltimento rifiuti;
- Landwerke Eifel AöR - azienda multiservizi regionale.
Sistema regionale interconnesso Eifel
Nuovo percorso integrato di condutture per acqua potabile, elettricità, gas naturale, biogas e telecomunicazioni dal confine settentrionale del lander Nord Reno-Vestfalia fino a Treviri.
Attraverso la integrazione degli impianti regionali di energia rinnovabile, come biogas, vento, sole e acqua, e ottimizzando e controllando in modo intelligente i profili di carico degli impianti di depurazione, degli impianti di acqua potabile e dei clienti industriali - il progetto crea un bilancio energetico positivo nella regione, curando al contempo la protezione dell'ambiente regionale.
Biogas Partner Bitburg - impianto upgrading PSA di ETW
Capacità purificazione - 1900 Nm³/h biogas grezzo a biometano (96% CH4)
2 step funzionamento:
- 2020 - 960 Nm³/h;
- 2027 - 1700 Nm³/h.
2020 - 7 impianti biogas connessi con una rete di 45 km
Potenziale progetto - 48 impianti sullo sviluppo della rete regionale per 10000 Nm³/h (64 Mio kWh).
Stazioni pretrattamento biogas decentrate presso ogni impianto produttore - filtrazione carboni attivi, deumidificazione e soffianti.
Massima flessibilità assicurata dall'impianto di upgrading - avvio al 50% della capacità nominale
Massima flessibilità assicurata dall'impianto di upgrading anche in futuro, lasciando al produttore la scelta se vendere biogas per produrre biometano o usare biogas per produrre elettricità nel suo CHP.
Conclusioni
Efficiency rating A+
Da 0,146 kWh / Nm3 fabbisogno energia di processo;
Da 0,168 kWh / Nm3 da biogas grezzo dal digestore a immissione in rete e trattamento off-gas risultante.
Al confronto con fabbisogno energetico di tecnologie concorrenti.
- 0,28 ÷ 0,32 kWh / Nm3 -
Per un anno di funzionamento continuo su 500 Nm3 biogas grezzo con costo energia 0,12 ?/kWh.
> 85.000 ? minori costi energetici da sostenere.
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Fonte: mcTER Biometano-Biogas-Biomasse - Milano settembre 2021 Le nuove frontiere di biometano e bioenergie tra sostenibilità e risparmio energetico
Settori: Biocarburanti, Bioenergia, Biogas, Biomasse, Biometano, Cogenerazione, Combustibili, Efficienza energetica industriale, GAS, Rinnovabili
Mercati: Trasporti e Automotive
Parole chiave: Bioenergia, Biogas, Biomasse, Biometano, Efficienza energetica, Tecnologie di upgrading
